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Ventil-Steckkupplung für Rohr- oder Schlauchleitungen mit radial beweglichen
Sperrfingern Rohr- oder Schlauchkupplungen mit einem Stecker und einer Steckfassung
mit Verriegelungselementen verschiedener Art sind zum Zusammenkuppeln von Leitungen
für Flüssigkeiten und Gase bekannt. Bei einer bekannten Ausführungsform einer solchen
Rohr- oder Schlauchkupplung ist je ein selbsttätiges Absperrventil in dem Stecker
und der Steckfassung vorgesehen, wobei die Steckfassung einen Kranz von axial: gerichteten
radial beweglichen Sperrfingern aufweist, welche von einer unter Federkraft stehenden
verschiebbaren Sperrhülse umgeben sind und an ihren freien Enden Nasen zum Eingriff
in eine äußere Ringnut des Steckers besitzen.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung von Rohr-oder Schlauchkupplungen
der genannten Art, die sich insbesondere für solche Zwecke verwenden lassen, für
welche sehr hohe Sicherheitsanforderungen gestellt werden, beispielsweise bei der
Abfüllung von flüssigen Brennstoffen, wie Petroleum, Benzin od. dgl. Die Erfindung
bezweckt insbesondere die Schaffung einer Rohr- oder Schlauchkupplung mit Stecker
und Steckfassung sowie selbsttätigen Absperrventilen, bei welcher wirksam eine unbeabsichtigte
Entkupplung verhütet und eine Beschädigung oder ein vorzeitiger Verschleiß der miteinander
in Eingriff tretenden Teile, insbesondere der Sperrfinger, verhindert wird.
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Gemäß der Erfindung ist in der Steckfassung ein ringförmiger, gegen
die Kraft einer Feder axial verschiebbarer Verschlußkörper vorgesehen, der zusammen
mit einem feststehenden Innenkörper in an sich bekannter Weise das Absperrventil
dieses Kupplungsteiles bildet und so ausgebildet ist, daß er die Sperrfinger von
innen abstützt und in seiner Schließstellung die von ihnen umgebene Öffnung abdeckt,
wobei an den Enden der Sperrfinger Anschläge vorgesehen sind, welche die axiale
Auswärtsbewegung des Verschlußkörpers bzw. der Sperrhülse begrenzen.
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Bei der Rohr- oder Schlauchkupplung gemäß der Erfindung können auf
der Außenseite der Sperrfinger zwei Anschläge vorgesehen sein, von denen der eine
in der Verriegelungslage und der andere in der Entriegelungslage der Sperrfinger
mit einem inneren Bund der Sperrhülse zusammenwirkt.
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An den Gleitflächen zwischen demVerschlußkörper und den festen Teilen
der Steckfassung können in an sich bekannter Weise in Ringnuten des Verschlußkörpers
eingelegte O-Ring-Dichtungen vorhanden sein.
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Die Schlauchkupplung gemäß der Erfindung weist gegenüber den bekannten
Ausführungen den Vorteil auf, daß die Sperrfinger gegen Beschädigung bei der Zusammenführung
der Kupplungsteile durch die Wirkung des gegen eine Feder axial verschiebbaren Verschlußkörpers
wirksam geschützt sind.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt, unten in Seitenansicht oben im Längsschnitt, eine Schnellkupplung
gemäß der Erfindung in Bereitschaftslage zum Kuppeln; Fig. 2 zeigt im Schnitt einen
Teil der Anordnung nach Fig. 1 in gekuppelter Stellung; Fig. 3 ist ein Schnitt nach
der Linie 3-3 der Fig, 1; Fig 4 ist ein Schnitt durch eine Gleitdichtung in vergrößertem
Maßstab; Fig. 5 zeigt im Schnitt eine andere Dichtung in vergrößertem Maßstab.
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Gemäß Fig. 1 und 2 umfaßt die Kupplung eine Steckfassung 30 und einen
Stecker 32, die in Fig. 1 in der Stellung gezeigt sind, in welcher die Stirnflächen
des Steckers und der Steckfassung vor Beginn des Kupplungsvorganges zur Anlage aneinander
gebracht sind.
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Die Steckfassung 30 besitzt einen Körper 34, der aus einem
Stück hergestellt ist. über das eine Ende des Körpers 34 steht ein Anschlußstutzen
36 vor, der zwecks Verbindung mit einer Flüssigkeitsleitung mit einem Außengewinde
37 versehen ist. In der anderen Richtung vom Anschlußstutzen 36 aus erstrecken sich
innen
und außen ringförmige gleichachsige Hülsenabschnitte 38 und 40. Die äußere Hülse
hat außen die Form eines Sechskantes undweist eine im wesentlichen zylindrische
Innenfläche 42 auf. Der Anschlußstutzen 36 und die innere Hülse 38 sind mit einer
durchgehenden Bohrung 44 von konstantem Durchmesser versehen. Innen trägt die innere
Hülse 38 um 90° versetzte radiale Rippen 46, welche an ihrem vorderen Ende fest
mit einem Innenkörper 48 verbunden sind. Der Innenkörper besitzt eine zur Hülse
38 gerichtete Kegelfläche 50, eine ebene Stirnfläche 52 und eine zylindrische Umfangsfläche
54. Die Rippen 46 sind stromlinienförmig profiliert zur Herabsetzung des Flüssigkeitswiderstandes.
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Am freien Ende des inneren Hülsenabschnittes 38 ist außen ein Wulst
56 mit einer Ringnut 58 vorgesehen, in welcher ein O-Ring 60 angebracht ist. Zur
Verminderung der Reibung ist der O-Ring 60 in bekannter Weise von einem Gleitring
64 aus Teflon oder ähnlichem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten abgedeckt,
wie das in Fig. 4 in größerem Maßstab dargestellt ist.
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Auf der zylindrischen Außenfläche 66 des Wulstes 56 ist ein ringförmiger
Verschlußkörper 68 gleitbar angeordnet, der in dem Ringraum zwischen dem inneren
und dem äußeren Hülsenabschnitt 38 bzw. 40 axial beweglich ist und zusammen mit
dem Innenkörper 48 das Absperrventil der Steckfassung 30 bildet.
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Eine Schraubenfeder 70 ist zwischen einer Schulter 72 des Körpers
34 und einem Bund 74 an der Außenseite des Verschlußkörpers 68 eingespannt. Die
Auswärtsbewegung des Verschlußkörpers wird dadurch begrenzt, daß an dem Bund 74
ein Ringwulst 76 vorgesehen ist, welcher an einem nach innen gerichteten Anschlag
78 zur Anlage kommt, der an jedem von mehreren Sperrfingern 80 ausgebildet ist.
Die aus Metall bestehenden Sperrfinger 80 sind im Kreis in Abständen voneinander
innerhalb des äußeren Hülsenabschnittes 40 angeordnet und an ihrem inneren Ende
mit nach außen gebogenen Teilen 82 versehen, welche mittels einer Büchse 84 in einer
ringförmigen Nut 86 im Körper 34 nahe der Schulter 72 gehalten werden. An seinem
mit dem Innenkörper 48 zusammenwirkenden Ende trägt der Verschlußkörper 68 einen
Innenbund 88 mit einer Ringnut 90 für eine O-Ring-Dichtung 92, wie dies in Fig.
5 in größerem Maßstab gezeigt ist. Der Innenbund88, welcher die zylindrische Umfangsfläche
54 des Innenkörpers 48 umschließt, ist nahe seinem inneren Ende bei 94 so abgesetzt,
daß die Fläche 54 mit der inneren Fläche des O-Ringes 92 in Berührung kommt, kurz
bevor der Verschlußkörper 68 seine Schließlage erreicht. Auf diese Weise wird vermieden,
daß beim Öffnen und Schließen des Ventiles wesentliche Gleitbewegungen zwischen
dem O-Ring 92 und der Umfangsfläche 54 erfolgen, so daß der Reibungswiderstand für
die Bewegung des Verschlußkörpers 68 herabgesetzt wird und Beschädigungen am O-Ring
92 vermieden werden.
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In Fig. 5 zeigt der Pfeil P die Richtung des Flüssigkeitsdruckes und
der Pfeil M die Bewegungsrichtung des mit dem O-Ring versehenen Verschlußkörpers
68; während dieser in die Schließlage gebracht wird. Der Verschlußkörper 68 wird
unter Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes in seine Schließlage und entgegen dem Flüssigkeitsdruck
aus dieser Lage verschoben.
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In seiner Schließlage stützt der Verschlußkörper 68 die Anschläge
78 der Sperrfinger 80 gegen radiale Verschiebung nach innen ab. Eine Sperrhülse
98 ist in axialer Richtung auf einem verdickten zylindrischen Ansatz 100 am freien
Ende des Hülsenabschnittes 40 verschiebbar. Sie trägt einen inneren Bund 1.02, welcher
an der Außenfläche der Anschläge 78 anliegt, wenn die Kupplung nicht verriegelt
ist und der Verschlußkörper die in Fig. 1 gezeigte Schließlage einnimmt. In dieser
Stellung sind die Sperrfinger gegen radiale Verschiebung nach innen und nach außen
gesichert und gegen Beschädigungen geschützt.
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Das äußere Ende der Sperrhülse 98 ist mit einer nach innen offenen
Ringnut 1'04 versehen, die zur Aufnahme der freien Enden der Sperrfinger $0 dient.
Eine zwischen dem Ende des Hülsenabschnittes 40 und dem inneren Bund 102 der Sperrhülse
98 eingespannte Schraubenfeder 106 hat das Bestreben, die Sperrhülse nach außen,
d. h. nach links in Fig. 1, zu verschieben, wobei die Verschiebung in der genannten
Richtung verhindert wird, wenn die Kupplung gelöst ist.
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Derjenige Teil der Sperrhülse 98, der beim Verschieben auf dem Körper
34 gleitet sowie die innere und äußere Fläche der freien Enden der Finger 80 sind
mit Molybdänsulfid oder einem anderen schmierenden Stoff belegt, um das Gleiten
der Teile zu erleichtern.
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Der Stecker 32 trägt ein Anschlußstück 110, das bei 112 außen die
Form eines Sechskantes hat und einen Gewindestutzen 114 zum Anschluß an eine Flüssigkeitsleitung
aufweist. Die Innenbohrung 116 des Anschlußstückes 110 ist an einem Ende erweitert
und mit einem Innengewinde 118 versehen, in das ein rohrförmiges Gehäuse 120 eingeschraubt
ist. Die Außenfläche dieses Gehäuses ist zylindrisch mit Ausnahme von einer Ringnut
121 und einer ringförmigen Sperrnut 122, welche im Profil den Anschlägen 78 der
Sperrfinger 80 angepaßt ist. An seinem freien Ende ist das Gehäuse 120 mit einem
ringförmigen Vorsprung 124 versehen, der, wie in Fig. 2 dargestellt, beim Kuppeln
von einer Ringnut 126 des Verschlußkörpers 68 aufgenommen wird. Eine ringförmige
Innennut 128 an dem Vorsprung 124 enthält einen O-Ring 130, der an der Wand der
Ringnut 126 zur Anlage kommt.
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Die Bohrung des rohrförmigen Gehäuses 120 weist zylindrische Teile
132, 134, 136 mit verschiedenem Durchmesser sowie ein konisches Zwischenstück 138
zwischen den Teilen 134 und 136 auf. Ein Gleitkörkörper 140 innerhalb des Steckers
32 weist zylindrische Umfangsflächen 142 und 144 auf, die in den Bohrungsteilen
116 und 132 des Anschlußstückes 110 bzw. des Gehäuses 120 axial beweglich geführt
sind. An einem Ende des Gleitkörpers 140 ist ein Ventilverschlußstück 146 mit ebener
Stirnfläche 148 vorgesehen, das über vier radiale Rippen 152, derselben Ausführung
wie die Rippen 46, mit einer Gleithülse 150 fest verbunden ist. Das Verschlußstück
146 trägt in einer äußeren Ringnut 154 einen O-Ring 156, der in der Schließlage
des Verschlußstückes gegen die Wand des Bohrungsteiles 134 im Gehäuse 120 dichtend
anliegt; wie das Fig. 1 zeigt. In dieser Stellung wird eine Schulter 160 des Verschlußstückes
146 mit Hilfe einer Feder 158 an die Kegelfläche 138 im Gehäuse 120 angedrückt.
Die Länge des Bohrungsteiles 134 ist so bemessen, daß dessen Wandfläche mit dem
O-Ring 156 nur dann in Berührung kommt, wenn das Verschlußstück 146 seine Schließlage
fast erreicht hat. Der Dichtvorgang ist also der gleiche wie oben unter
Hinweis
auf Fig. 5 für den O-Ring 92 und die Zylinderfläche 54 beschrieben.
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Sind der Stecker 32 und die Steckfassung 30 an Leitungen, welche eine
Druckflüssigkeit enthalten, angeschlossen und voneinander getrennt, so wird der
Verschlußkörper 68 in der Steckfassung durch die Schließkraft der Feder 70 und durch
den Druck der Druckflüssigkeit in seiner Schließlage gehalten. Entsprechend wird
das Verschlußstück 146 des Steckers 32 von der Feder 158 und dem Flüssigkeitsdruck
in Schließrichtung gedrückt.
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Wenn Stecker und Steckfassung zusammengekuppelt werden sollen, werden
sie in die in Fig. 1 gezeigte Lage zueinander gebracht. In dieser Lage ist zwischen
den Kupplungsteilen praktisch keine Luft eingeschlossen, da die Teile 48 und 146
mit ihren ebenen Stirnflächen 52 und 148 satt aneinanderliegen.
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Falls die Steckfassung 30 fest montiert ist und die Sperrhülse 98
sowie der Stecker 32 in axialer Richtung frei beweglich sind, können die Kupplungsteile
dadurch verbunden werden, daß der Stecker aus der in Fig. 1 gezeigten Lage nach
rechts geführt wird. Dabei schiebt die Stirnfläche des Gehäuses 120 mit dem
Vorsprung 124 den Verschlußkörper 68 nach innen. Gleichzeitig legt sich der feste
Innenkörper 48 an das Verschlußstück 146 an und bewirkt, daß sich dieses unter Zusammendrückung
der Feder 158 von der Dichtungsfläche 134 entfernt. Die Abdichtung der Kupplung
nach außen wird dann von dem O-Ring 130 übernommen, so daß Leckverluste vermieden
werden. Bei fortgesetzter Einführung des Steckers 32 in die Steckfassung 30 tritt
der Endteil des Gehäuses 120 unter die Anschläge 78 des Sperrfingers 80 und dient
nunmehr als innerer Träger für die genannten Anschläge, bis die Sperrnut 122 den
Anschlägen 78 gegenüber zu liegen kommt und die Anschläge 78 unter Wirkung der federbelasteten
Sperrhülse 98 in die Sperrnut eingreifen. Nach Eingriff der Anschläge 78 in die
Nut 122 wird die Sperrhülse durch die Feder 106 in ihre in Fig. 2 gezeigte Endlage
gebracht, wodurch der innere Bund 102 der Sperrhülse 98 von der Außenseite der Anschläge
78 weg verschoben wird und die Sperrfinger in ihrer gesperrten Lage festhält. In
dieser Lage können die Kupplungsteile durch den inneren Flüssigkeitsdruck oder durch
axialeZugkräfte ohne Beschädigung nur dann getrennt werden, wenn die Sperrhülse
98 zurückgeschoben wird.
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Die Sperrhülse 98 nimmt im Verhältnis zum Stekker stets dieselbe Lage
ein, wenn die Kupplungsteile miteinander verbunden sind. In dieser Stellung wird
die Ringnut 121 von der Sperrhülse 98 überdeckt. Dadurch erhält man eine zuverlässige
Anzeige dafür, ob der Kupplungsvorgang beendet ist.
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Zum Lösen der Kupplung wird die Sperrhülse zurückgezogen oder gemäß
Fig. 1 nach rechts verschoben. Dadurch gelangt der Bund 102 an die Außens *te der
Anschläge 78, so daß diese sich aus der ei Sperrnut 122 herausbewegen können.
Durch die vereinigte Druckkraft der Federn 70 und 158 wird der Stecker 32 dann aus
der Steckfassung 30 herausgeschleudert, und die beiden Kupplungsteile werden getrennt.
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Beim Entkuppeln werden die Ventilverschlußstücke 68, 116 durch die
O-Ringe 156 bzw. 92 abgedichtet, ehe die Dichtwirkung des O-Ringes 130 aufhört,
so daß Leckverluste auch während des Auseinanderkuppelns ausgeschlossen sind.
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Die Kupplungsteile können auch dadurch getrennt werden, daß am Stecker
gezogen wird, während man die Sperrhülse gegen Verschiebungen festlegt und die übrigen
Teile der Steckfassung axial beweglich bleiben. Die Sperrhülse kann dabei mit der
Hand festgehalten oder in einem Halter, z. B. in der Wand eines Gebäudes oder eines
Behälters oder am Instrumentenbrett eines Flugzeuges befestigt werden.